1 Вопрос.
Основным объектом геологии является земная кора, внешняя твердая оболочка земли, имеющая важнейшее значение для осуществления жизни и деятельности человека.
Уже несколько столетий вопрос о происхождении Земли занимают умы ученых, было высказано множество гипотез. Более 100 лет пользовалась признанием гипотеза Канта-Лапласа, согласно которой Солнечная система образовалась из огромной раскаленной газоподобной туманности, вращавшейся вокруг оси, а Земля вначале была в жидком состоянии, а потом стала твердым телом.
В 40-х г. 20 века О.Ю. Шмидт выдвинул новую гипотезу, согласно которой Солнце на своем пути на своем пути пересекло и захватило одно из пылевых скоплений Галактики, поэтому планеты образовались из пылевидных частиц, вращающихся вокруг Солнца. Земля образовалась как холодное тело с температурой +4С из скопления твердых частиц. Разогрев ее недр произошел за счет выделения теплоты в результате распада имеющихся в ней радиоактивных веществ. Произошло расслоение на отдельные оболочки.
Интересна гипотеза В.Г.Фесенкова, который считает, что Солнце и планеты Солнечной системы образовались примерно а одно и тоже время за счет уплотнения галактических облаков – больших масс газо-пылевой материи. Он полагает, что образование планет произошло от периферии к центру, т.е. первой образовалась планета Плутон, Нептун, Уран и т.д.
Согласно Войткевичу Вселенная миллиарды лет тому назад была заполнена плазмой – горячим газом, состоящим из электронов, ядер водорода и гелия, частиц излучения. Далее произошел процесс синтеза атомов и возникла единая газово-пылевая туманность, в которой шли процессы конденсации и образования твердых частиц. Из внутренней части образовалось Солнце, из внешней – планеты солнечной системы. При этом в результате лучевого давления первичного яркого Солнца легкие газовые компоненты были отжаты на периферию, где впоследствии возникли крупные планеты низкой плоскости – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, состоящие преимущественно из газов. Внутренние планеты – Меркурий, Венера, Земля, Марс образовались за счет значительного содержания железа.
Большинство современных ученых полагают, что Земля сформировалась путем аккумуляции первоначально холодной космически твердой и газообразной материи, возникшей после большого взрыва во Вселенной, путем уплотнения и сгущения до формирования Солнца и затем планет, вращающиеся вокруг него. При этом считается, что Земля первоначально по вещественному составу была однородной. Разогрев недр произошел за счет сжатия, энергия ударов падающая на нее тел (на 1 этапе формирования) и главным образом, благодаря распаду радиоактивных элементов (уран, калий….), вызывая гравитационную дифференциацию вещества, что привело к современному обеспеченному строению ее недр.
Форма Земли.
Масса земли равна 5,98х1027г, объем 1,083х1027см3, средний радиус – 6371км, средняя плотность 5,52 г/см3. Форма Земли (наименование ее формы – геоид т.е учитывающее все искривления земного шара) близка к трехосному эллипсоиду вращения с полярным сжатием. Высшей точкой поверхности Земли гора Эверест – 8842м и глубокие океанические впадины более – 11000м, Марианская впадина – 11 521м. Земля обладает сложноорганизованным магнитным полем (намагниченный шар или магнитный диполь). Поверхность земного шара на 70,8% (361,1 млн. км2)занята поверхностными водами (океанами, морями, озерами, и т.п.). Суша составляет 29,2% (148,9 млн.км2).
Строение Земли.
Т
ело
Земли состоит из нескольких в целом
вставленных одна в другую оболочек,
окружающих центральную часть Земли –
ядро (рис.1).
Рис.1
Ядро Земного шара состоит из двух частей, одна из которых (внутренняя) представляет собой твердое тело, а наружная – жидкообразное тело, находящееся при очень большом давлении (1,4..3,5 млн. атмосфер) и высокой температуре (до 50000С).
Промежуточной сферой, окружающей ядро, является мантия. Она находится в твердом состоянии за исключением отдельных очагов.
Верхняя отвердевшая оболочка Земли – земная кора (литосфера) состоит из нескольких характерных слоев. Самый верхний слой сложен осадочными горными породами. Мощность осадочного слоя достигает 8…15км. Нижняя часть осадочного слоя – метаморфизована. Толща осадочных и метаморфических пород пронизана жилами магматических пород. В верхней части земной коры располагаются легкие (кислые по химическому составу) магматические горные породы типа гранита. Ниже гранитов залегают так называемый базальтовый пояс (более тяжелые породы и основные по химическому составу).
Земная кора имеет 2 основных источника тепла: от Солнца и от распада радиоактивных веществ в своей нижней части на границе с верхней мантией. В земной коре различают три температурные зоны: 1) переменных температур, 2) постоянных температур, 3) нарастания температур (рис 2). Изменение температур в зоне переменных температур определяется климатом местности. Для средних широт характерна кривая 1 (летний период) и кривая 2 (зимний период).В зимний период в зоне 1 образуется также подзона промерзания (1А), где температура опускается ниже 00С.Мощность этой подзоны зависит от климата, типа горных пород и колеблется от нескольких сантиметров до 2м и более.
Рис.2
По мере углубления в землю влияние сезонных колебаний температур уменьшается на глубине 15-40м находится зона постоянной температуры. В пределах 3 зоны температура с глубиной возрастает. Величина нарастания температуры на каждые 100м глубины называется геотермическим градиентом, а глубина, при которой температура повышается на 10С- геотермической ступенью. Теоретически средняя величина этой ступени составляет 33м.
Нарастание температуры с глубиной следует учитывать при проектировании сооружений глубокого заложения, особенно при освоении подземного пространства городов, при строительстве метрополитена, при проектируемых хранилищах отходов, особенно радиоактивных.